JPS5928092Y2 - ロ−タリピストンエンジンの点火装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はロークリピストンエンジンの点火装置、特に
この点火装置に用いるセミ沿面プラグの改良に関するも
のである。

一般に、ロータリピストンエンジンにおいては、ロータ
ハウジングとサイドハウジングとからなるケーシング中
をロータがその頂辺部および側面に設けたシール部材を
摺接させて遊星回転運動するという基本的構造からして
、点火プラグは作動室内に突出させることができず、ケ
ーシングに設けたプラグホールにケーシング内面から設
定量後退させて装着する必要がある。

このため、プラグホールの存在によってアイドリング時
には排出作動室から圧縮作動室への燃焼ガスの吹き抜け
が生じ新気に対する排気ガスの比率が高くなり、また、
点火プラグの電極部からケーシング内面までのプラグホ
ール内のデッドボリュームによって電極部の掃気が悪く
なり、その結果アイドリング時の着火性がきわめて悪い
ものとなっている。

そこで、この問題を解決するために、従来、碍子を側方
金具まで延長し、この碍子端面を火花ギャップとして形
成したいわゆる沿面プラグを用いることが提案されてい
る。

この沿面プラグは碍子端面を火花ギャップとするもので
あるため、従来実用エンジンに用いられているエアギャ
ップ式プラグに比し、火花ギャップを大きく形成できる
と共に電極部形状をきわめて簡略化できるので、ケーシ
ング内面に近接して設けることができ、その結果掃気お
よび火炎成長が確実となって着火性をきわめて向上させ
得るという特徴がある。

しかしながら、この沿面プラグはその構造上きわめて熱
価が高くしかも、エアギャップ式プラグのように碍子の
脚長を変えることによって熱価の調整ができないもので
あるため、最も着火性が困難となるアイドリングおよび
軽負荷時においてカーボンによる汚損が大きく、その耐
久性上実用エンジンには適用できないという問題がある
。

この点に着目して、従来、碍子の脚長の設定により熱価
を調整し得るというエアギャップ式プラグの長所と、火
花ギャップを大きくできると共に電極部構造を簡略化で
きるという沿面プラグのもつ長所とを併せ備えた点火プ
ラグとして第１図に示すようないわゆるセミ沿面プラグ
が提案されている。

このセミ沿面プラグは、第１図に示すように碍子Ａの外
周面Ａ１を所定の間隙を介して側方金具Ｂで囲み碍子端
面Ａ２に形成した沿面ギャップｇｓと碍子外周面Ａ□と
側方金具Ｂの内周面Ｂ１との間に形成したエアギャップ
ｇａとで径方向の火花ギャップＧを形成するようになっ
ているので、沿面プラグの持つ長所を損うことなく上記
欠点を解消できるものと考えられていた。

ところが、実用化するにあたって種々のテストを繰返し
行なってみると、以下のような重大な問題があることが
明らかとなった。

すなわち、この種の点火プラグは碍子Ａの端面Ａ２に沿
って飛火させるものであるため、碍子端面上を走る火花
によって碍子端面Ａ２がえぐられある程度の溝すなわち
チャネリングが発生するものであることは知られていた
が、長時間の使用に際しチャネリングが特定個所におい
て成長し火花が碍子表面つまり端面Ａ２から穏れ、沿面
ギャップとしての機能が損なわれ、ひいては碍子が割れ
使用不能になるという問題が生じている。

そこで、チャネリングの成長について考察してみると、
従来提案されている第１図のセミ沿面プラグにおいては
、碍子Ａの外周面Ａ１に対峙して側方金具Ｂが位置しそ
の内周面Ｂ１を接地電極としているので、旦チャネリン
グが発生するとチャネリング発生部分の要求電圧がチャ
ネリング非発生部分の要求電圧より相対的に低くなると
共に側方金具の損耗により側方金具Ｂの飛火位置も軸方
向内方に向って変位するので、火花は常に溝内を走りそ
の溝が除徐に深くなりチャネリングが成長するものと考
えられる。

本出願人は、か＼る点に着目し、側方金具の先端部に軸
方向内方に向って切込んで形成したスリットを周方向に
複数個設ける一方、該側方金具の非スリット部に形成す
る接地電極を径方向に設定量突出させると共に該接地電
極の内端縁を碍子端面に対し同一面上にあるいは軸方向
外方に位置させたことを特徴とするセミ沿面プラグを既
に提案し、かへる接地電極の改良によって、チャネリン
グ非発生部分の要求電圧がチャネリング発生部分の要求
電圧より低くなるようにしてチャネリングの成長を抑制
する一方、側方金具および接地電極の改良によって上記
チャネリング対策に伴う電極部の掃気の悪化を抑制し、
もってセミ沿面プラグのもつ特徴を損なうことなく長期
にわたってアイドリングおよび軽負荷時の着火性を向上
させることを企図している。

また、上記エアギャップｇａの混合ガスおよび燃焼ガス
の流出入をスムーズに行わせるものとして特開昭４９−
１１３９３７号公報が提案されているが、これは中心電
極を中心として放射状にスリットが形成されているため
、上記ガスの流動性が十分ではなかった。

この考案は、カバるセミ沿面プラグの改良、特に、側方
金具に形成するスリットの改良によって、混合気を中心
電極に対して旋回流を生じるように導入し、この旋回流
によって電極部の周方向の圧力分布を均一にしその結果
飛火位置を偏よることなく周方向に均一に分散させ、チ
ャネリングの成長を有効に抑制することができるセミ沿
面プラグホールたロータリピストンエンジンの点火装置
を提供することを目的としている。

このため、この考案においては、セミ沿面プラグの側方
金具の先端部に複数のスリットを形成し、各スリットを
周方向に傾斜させることにより、ストットを通して碍子
部分に導入する混合気を旋回流として生成させるように
したことを基本的な特徴としている。

以下、図示の実施例についてこの考案を詳細に説明する
。

第４図において、１は多円弧状の内周面２ａを有するロ
ータハウジング２とその両側を密閉して配置されたサイ
ドハウジング３，３とからなるケーシング、４はケーシ
ング１内を偏心軸５に支承されて遊星回転運動するロー
タ、６は作動ガスの吸入、圧縮、爆発、膨張および排出
の各行程を行なう作動室で、６ａは図のロータ姿勢にお
いて圧縮作動室、６ｂは排気作動室である。

７はサイドハウジング３に開口した吸気ポート、８はロ
ータハウジング２に設けた排気ポート、９はロータ４の
頂辺部に装着されたアペックスシールで、ロータハウジ
ング２の内周面２ａを気密を保持しながら摺動する。

１０はロータハウジング２に設けたプラグホール１１（
１４ｍｍΦ）にケーシング内面に臨ませるように螺着さ
れたセミ沿面プラグである。

このセミ沿面プラグ１０は第２図に示すように中央部に
中心電極１２を備えた碍子１３と、先端部に軸方向内方
に向って切込んで形成したスリット１４を周方向に複数
個備えた側方金具１５と、該側方金具１５に形成した接
地電極１６とからなり、中心電極１２から碍子端面１３
ａに沿って形成される沿面ギャップｇｓと沿面ギャップ
ｇｓに続く碍子１３の外周面１３ｂと接地電極１６の内
周面１６ａとの間に形成されるエアギャップｇａとから
なる火花ギャップＧを持つものである。

このように構成されたセミ沿面プラグ１０の各部の構造
をさらに詳細に述べると、上記中心電極１２は碍子１３
の端面’１３ａから０．５〜１ ｍｍ程度突出し、その
外周面と碍子１３との間には０．２〜０．３間程度の間
隙を備えている。

また、側方金具１５の先端面１５ａは碍子１３の端面１
３ａより軸方向外方に３關以内の範囲で突出している。

この突出量を大きくすると相対的に碍子端面１３ａが軸
方向内方へ後退することになりその分だけ火花ギャップ
Ｇがケーシング内面から後退しプラグホール１１のデッ
ドボリュームが増大すると共に電極部の掃気が悪くなる
ので好ましくない。

この場合、火花ギャップＧのケーシング内面に対する近
接度は、点火プラグの最大突出部により支配されるもの
であるから、側方金具１５の先端面１５ａは中心電極１
２の先端面１２ａと同一面ないしは若干突出させる程度
が好ましいが、点火プラグの取付は取外しの際の中心電
極１２の保護という観点からは同一面であるよりも若干
突出させる方がさらに好ましいものである。

また、側方金具１５の先端部内周に形成された接地電極
１６は側方金具１５の内周面１５ｂより径方向に設定量
突出して形成されており、その内端縁１６ｂは碍子端面
１３ａに対し同一面上にあるいは設定量軸方向外方に位
置している。

この場合、内端縁１６ｂの位置は少なくとも碍子端面１
３ａより軸方向外方に位置しておけば、使用初期におい
てチャネリングが発生しても、チャネリング発生部分の
要求電圧がチャネリング非発生部分の要求電圧より常に
高くなると共に接地電極１６が損耗してもその飛火位置
が軸方向外方に移行するので接地電極１６と対向する碍
子１３の端面１３ａにチャネリング非発生部分が存在す
る限り火花はチャネリング非発生部分を走り、チャネリ
ングの成長を抑制し得る。

しかしながら、この位置をむやみに外方に位置させると
、その軸方向外端は側方金具１５の先端面１５ａの位置
により制限を受けているので、接地電極１６の軸方向の
巾が必要以上に薄くなり耐久性が損なわれていることに
なることからＯ〜１．５關の範囲で軸方向外方に位置す
るように設定する必要がある。

また、エアギャップｇａを一定値に保って上記内端縁１
６ｂをむやみに外方に位置させると接地電極１６の内周
面１６ａが中心電極１２に近付き中心電極１２と接地電
極１６との間の開口径が小さくなり、その分だけ各電極
間の掃気が悪くなると共に接地電極１６の消炎作用が増
大することになるので上記範囲内でも特にＯ〜０．５
ｍｍの範囲が好ましい。

かくして、火花は碍子端面１３ａのチャネリング非発生
部分を走ることになり、チャネリングの成長は可及的に
低減されることになるが、反面側方金具１５が碍子端面
１３ａより軸方向外方に突出することになるので、電極
部の掃気が悪くなると共に火炎の消炎作用が増大し着火
性がある程度悪化することになるが、この点を解決する
のが側方金具１５に形成したスリット１４である。

このスリット１４は、第３図に示すように、スリット端
を通る接線との交角が、９０°以内の適当な角度をなす
ように周方向に傾斜させて側方金具１５の先端面１５ａ
に形成した細溝であって、図示の実施例では、９００間
隔に計４個のスリット１４を設けている。

また、第２図に点線で示すように、各スリット１４は、
側方金具１５の先端面１５ａに対する深さが、内方に向
うにしたがって深くなるようにテーパ溝として形成し、
このスリット１４によって、中心電極１２を備えた碍子
１３側に導入する混合気の流れを乱すことなく導入しう
るようにする。

また、スリット１４の内周側の開口巾りは少なくとも２
ｍｍ以上に設定されている。

この開口巾りが２關以下であれば、接地電極１６による
消炎作用が大きく火炎の成長が阻害されるのが好ましく
ない。

以上の如きスリット１４の形成により、セミ沿面プラグ
１０の内周部に導入される混合気を、碍子１３を中心に
旋回させ、このようにして生成した旋回流によって電極
部の周方向の圧力を均一にするようにしている。

即ち、火花アークは周囲の圧力の影響を受は圧力の低い
個所の方が高い個所よりも飛びやすいので、上記旋回流
の生成により、電極部周囲の圧力分布が均一になり、圧
力の不均一による火花アークの飛火位置の偏りを防止で
きるのである。

このため、火花アークは、周囲圧力の影響を受けること
なく、電極間の距離にのみ支配され、その距離が短い方
へと飛火位置が移行する。

それ故、一旦火花アークが飛ぶとその位置における電極
部（中心電極１２、接地電極１６）は微少ながら損耗し
、この飛火位置における要求電圧が他の部分に比し高く
なり、また一方で、火花アークが一旦飛ぶと碍子端面に
は微小なチャネリングが生じ、チャネリング発生部分の
要求電圧がチャネリング非発生部分の要求電圧より常に
高くなるので、飛火位置は周方向に移行し、碍子１３の
表面も均一に摩滅し、チャネリングの成長を抑制し得る
。

と同時に、上記の如きスリット１４は導入された混合気
をその流れ方向に沿ってスムーズに排出することができ
る点においても有利で、セミ沿面プラグ１０の掃気とい
う面からも極めて有利である。

以上のごとく、スリット１４の形成によって着火性は向
上するものの、このスリット１４の形成によってチャネ
リングの成長を抑制する上でさらに以下の点を配慮すれ
ばさらに好ましい。

側方金具１５の内周面１５ｂと碍子１３の外周面１３ｂ
との間の間隙Ｇ１は碍子端面１３ａがカーボンによって
汚損されていない場合には、エアギャップｇａの要求電
圧より高くしておけば、火花は常に接地電極１６に向い
チャネリングの成長は抑制し得るが、碍子１３がカーボ
ンによって汚損されると火花が接地電極に向わずにスリ
ット１４を形成した個所の側方金具１５の内周面１５ｂ
に向うことになるので、この間隙Ｇ１はエアギャップｇ
ａよりも設定値８以上に大きく形成する必要がある。

すなわち、碍子端面１３ａがカーボンによって汚損され
ていない場合には、碍子端面１３ａの絶縁抵抗はいずれ
の方向においても等しく、間隙Ｇ１はエアギャップｇａ
より多少でも太きくしておけば火花は常にエアギャップ
ｇａに向かいチャネリングの成長は抑制される。

しかし、このようにスリット１４を設けた場合、エンジ
ンの使用に伴い、接地電極１６に面する碍子端面１３ａ
部分はその端面１３ａ上を火花が走るのでカーボンが付
着し難く、絶縁抵抗はほとんど低下することはないが、
スリット１４に面する側の碍子端面１３ａは火花が走ら
ないのでカーボンが付着し易くその汚損が次第に進行し
、碍子端面１３ａの接地電極側とスリット側とで絶縁抵
抗に著るしい差が生じる。

それ故上記間隙Ｇ０とエアギャップｇａとの差が小さい
と、火花は接地電極１６に向わずに碍子１３の外周面１
３ｂと対峙している側方金具１５の内周面１５ｂに向い
スリット側の碍子端面１３ａで飛火することになる。

このため、スリット側の碍子端面１３ａにチャネリング
が生じ、このチャネリングは次第に成長することになる
ので、上記ｄの設定は碍子端面１３ａがカーボンによっ
て汚損してもその汚損程度が着火可能な範囲であるかぎ
り接地電極１６に火花が向うような値いに設定する必要
がある。

点火プラグは絶縁抵抗がゼロ付近まで低下すると全面失
火となるが、その絶縁抵抗が０．５〜ＩＭΩ以下になる
と、点火プラグは要求電圧が比較的低いアイドリングお
よび軽負荷状態では着火するが要求電圧の高い高負荷状
態では失火が急増するので、実用上はこの程度の汚損状
態に至るとプラグ交換あるいはプラグのクリ−リングが
行われている。

それ数少なくともその絶縁抵抗が０．５〜ＩＭΩ程度の
汚損状態を想定して上記ｄの値を設定しておけば実用上
許容できる。

したがって、碍子１３の絶縁抵抗が０．５〜ＩＭΩ程度
であるとき、スリット１４に面する側の碍子端面１３ａ
の要求電圧はエアギャップに換算して沿面ギャップｇｓ
の約３０％〜４０％であり、また接地電極１６に面する
側の碍子端面１３ａの要求電圧は碍子１３の非汚損状態
とほとんど変化することなく、エアギャップに換算し沿
面ギャップｇｓの約６Ｑ％であるから、その差２０〜３
０％に相当するエアギャップを設定値ｄとして設定し、
上記間隙Ｇ１はエアギャップｇａに設定値ｄを加えた値
にする必要がある。

ｄの値を上記の値以上に設定すれば、碍子１３がカーボ
ンによって汚損している場合であっても火花を確実に接
地電極１６に向わせることができるが、この値をむやみ
に大きくすると側方金具１５と碍子外周面１３ｂとの間
の空間部の容積が増大することになるので、上限として
はエアギャップｇａの２倍程度に設定する必要がある。

すなわち、火花ギャップＧで発生する火花によって発生
する火炎は火花ギヤツブＧ付近でケーシング内面に向っ
て成長するものであるから、ｄをむやみに大きくすると
火炎が側方金具１５と碍子外周面１３ｂとの間の空間部
内に向って成長し、ケーシング内面方向への火炎の成長
が阻害されるので好ましくない。

しかし、上記ｄの値の増大に伴なう上記空間部の容積の
拡大は、火炎の消炎作用が低減されることを意味するの
で、ある程度の拡大であればこれらの相剰作用によって
着火性には大きく影響しないが、この空間部の容積がむ
やみに大きくなると、空間部への火炎の成長の度合が大
きくなると共に消炎作用の低下による着火性への好影響
が頭打ちとなるので、着火性が大きく低下することにな
る。

それ故、上記ｄの値はエアギャップｇａの２倍以内であ
ることが好ましいものである。

以上のごとく横取されたセミ沿面プラグ１０は、その電
極部がロータハウジング２の内周面２ａの近くに位置す
るように、中心電極１３の先端あるいは側方金具１５の
先端面１５ａがロータハウジング２の内周面から０．５
〜３７ｎ７１ｔはど後退させて装着されている。

さらに、上記沿面ギャップｇｓは以下の関係をもつこと
が望ましい。

すなわち、上記沿面ギャップｇｓは０．６ｍｍ≦ｇｓ≦
１．３ｍｍとし、上記エアギャップｇａは０．７朋≦ｇ
ｓ≦４．４ｍｍの範囲内に形成されていると共に沿面ギ
ャップｇｓとエアギャップｇａとはｇｓ≦ｇａの関係に
設定されている。

このエアギャップｇａは、ｇａ＜０．７ｍｍのときには
カーボンがエアギャップを塞ぎ、いわゆるブリッジ′を
生じるためにエアギャップｇａに火花が飛ばず失火する
一方、ｇａ＞ １．４ｍｍのときには着火性が頭打ちに
なるので、結局、Ｑ、 ７ Ｈ＜ｇａ≦１．４關の範囲
内に設定されている。

また、沿面ギャップｇｓは、ｇｓ ＜ ０．６ ｍｖｔ
のときには碍子１２が磁器割れ等を起こし耐久性がなく
、０．６７ｎ１Ｌ以上であれば耐久性に問題がなく、着
火性も確保できる。

しかし沿面ギャップｇｓを大きくすることは、沿面ギャ
ップｇｓがカーボンで汚損されていない場合は着火性の
向上を意味するが、カーボンで汚損された場合、この部
分を火花が飛ばずエアギャップｇａだけを飛ぶことにな
って着火に寄与しなくなると共にかかるギャップを大き
くすることは要求電圧を大きくすることになるから、１
．３ｍｍ以下にして着火性を確保しかつ電極間電圧を押
えるのが望ましいので、よって０．６ｍｍ≦ｇｓ≦１．
３關に設定されている。

さらに、沿面ギャップｇｓとエアギャップｇａ との
関係はカーボンによる碍子の汚損で沿面ギャップｇｓが
着火に寄与しなくなりやすいことに加えて、汚損しない
ときにあっても沿面ギャップｇｓを飛ぶ火花は碍子１３
の端面１３ａによって冷やされるため、エアギャップｇ
ａを飛ぶ火花よりも着火に寄与しないので、ｇｓ≦ｇａ
に設定する必要がある。

またその意味からは、上記のように各電極部間の開口径
を大きくすることによって一層着火性を向上させること
ができる。

また、ｇｓとｇａとからなる火花ギャップＧは中心電極
１２と接地電極１６との間に形成されるエアギャップＧ
２よりも要求電圧が低くなるように設定されている。

なお、セミ沿面プラグの装着にあたっては、銅アルミニ
ウム等の板状のガスケット１７を用いればロータハウジ
ング２０）内周面２ａに対する位置設定をより確定に行
なうことができる。

次に作用を説明すると、火花は中心電極１２から沿面ギ
ャップｇｓおよびエアギャップｇａを経て接地電極１６
へと走り、この火花によって各ギャップ付近に存在する
混合気に着火され、その火炎は速やかにケーシング内面
に向って成長し、作動室内の混合気を確実に燃焼せしめ
る。

この場合、碍子端面１３ａには若干のチャネリングが生
じるが、接地電極１６ｂ内端縁１６ｂが碍子端面１３ａ
より軸方向外方に位置しているので、チャネリング発生
部分よりチャネリング非発生部分の要求電圧が常に低く
なりチャネリングの成長は可及的に抑制される。

また碍子１３がカーボンによって汚損されて、スリット
１４に面した側の碍子端面１３ａの要求電圧が大きく低
下しても間隙Ｇ１は充分大きく設定されているので、火
花は常に接地電極１６に確実に向うものである。

また、アイドリングおよび軽負荷時のように充填効率が
低く新気に対する残留排気ガスの比率が高くなっている
運転状態においても、各電極部がトロコイド内周面２ａ
に近接した位置にあり、接地電極１６の開口径が比較的
大きく形成されており、さらにスリッド１４が形成され
ていることから、掃気が促進されると共に火炎の成長が
接地電極１６の消炎作用によって阻害されることなく速
やかに行なわれることによって作動室内の混合気を確実
に燃焼せしめる。

しかも各電極部がケーシング内周面２ａに近接して設け
られていることによって、アペックスシールの通過時に
おける排気作動室から圧縮作動室への排気ガスの吹き抜
は量が低減されるので、アイドリングおよび軽負荷時の
着火性を一層向上させ得る。

以上の説明で明らかなように、この考案は側方金具の先
端部に複数のスリットを形成し、各スリットを周方向に
傾斜させたことを特徴とするセミ沿面プラグをプラグホ
ールに装着してなるロークリピストンエンジンの点火装
置を提供するものである。

この考案によれば、周方向に傾斜させて形成した複数の
スリットによって、セミ沿面プラグの中心部に、中心電
極を中心とする旋回流を生威し電極部の周囲の圧力を均
一化することができるので、火花アークを偏在させるこ
となく均一な分散度合で発生させることができるので、
チャネリングの成長を抑制することができるうえ、電極
部の掃気性を向上させることができ、もってセミ沿面プ
ラグのもつ特徴を損なうことなく長期にわたってアイド
リングおよび軽負荷時の着火性を向上させ得るものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のセミ沿面プラグの要部垂直切断面図、第
２図及び第３図は夫々、この考案に係るロータリピスト
ンエンジンの点火装置の要部垂直切断面図及び正面図、
第４図は本考案のセミ沿面プラグを装着したロークリピ
ストンエンジンの断面図である。 １・・・・・・ケーシング、２ａ・・・・・・内周面、
１０・・・・・・セミ沿面プラグ、１１・・・・・・プ
ラグホール、１２・・・・・・中心電極、１３・・・・
・・碍子、１３ａ・・・・・・碍子端面、１３ｂ・・・
・・・碍子外周面、１４・・・・・・スリット、１５・
・・・・・側方金具、１５ａ・・・・・・先端面、１５
ｂ・・・・・・内周面、１６・・・・・・接地電極、１
６ａ・・・・・・内周面、１６ｂ−°“°“内端縁、ｇ
ａ ”””エアギャップ、ｇｓ・・・・・・沿面ギャ
ップ、Ｇ１ ・・・・・・碍子外周面と側方金具内周面
との間の間隙。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 中央部に中心電極を備えた碍子と、この碍子の外周面を
   囲みその先端部に接地電極を形成した側方金具とを有し
   、該碍子端面に形成した沿面ギャップと、碍子と接地電
   極との間に形成したエアギャップとで火花ギャップを形
   成してなるセミ沿面プラグをケーシングに設けたプラグ
   ホール内に装着してなるロータリピストンエンジンの点
   火装置において、 上記側方金具の先端部に複数のスリットを形成し、該ス
   リットを周方向に傾斜させたことを特徴とするロータリ
   ピストンエンジンの点火装置。